双黑洞并合与黑洞逆向吸积

黑洞是广义相对论理论预言的天体,也是很多天文现象,如类星体、活动星系核、喷流、吸积盘的中心引擎。根据广义相对论,宇宙中的黑洞可以由质量和自旋两个参数来描述。对比黑洞质量的测定,自旋的测量较为困难。但自旋的方向与很多天文现象密切相关。如果黑洞自旋方向与吸积盘的转动方向一致,将形成正向吸积的天文现象;反之,如果黑洞自旋的与吸积盘的转动方向相反,将形成逆向吸积的天文现象。利用宽线区尺度与光学光度之间的关系,最近的研究发现了逆向吸积盘的可能候选体。利用双黑洞并合的物理图像提出了一种逆向吸积盘的物理形成机制,并定量计算了相关的逆向吸积盘形成率。发现了超大质量双黑洞系统的质量比分布与类星体逆向吸积盘的形成率之间存在定量关系,该定量关系可以通过未来的空间引力波探测以及逆向吸积盘的探测进行检验。     

第一次观测到来自黑洞的可见光

研究位于星系中心的黑洞是很困难的大量的物质正在落向活动黑洞系统的中心,并且据说这些下落物质正在供给黑洞能量,但是天文学家对这种动力机制还缺乏了解。一个关键的原因是这些黑洞太远,天文     

黑洞吸积盘的演化及温度分布的热不稳定性

本文在Ｔｈｏｒｎｅ工作的基础上讨论了吸积盘中黑洞的有关参量的演化，以及由Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞吸积盘向Ｋｅｒｒ黑洞吸积盘演化过程中对吸积盘辐射通量的影响，最后针对几个典型的辐射过程，分别讨论了黑洞吸积盘在牛顿框架中的温度分布方程与广义相对论的温度分布方程的热不稳定性，并给出此类问题的热不稳定性的判据。     

黑洞在顺行吸积和逆行吸积中的演化特征

分别在薄盘和厚盘两种情况下,讨论吸积盘的中心黑洞在顺行积和逆行吸积中的演化特征,结果表明,黑洞的温度和熵在逆行吸积与顺行吸积中的演化特征很不相同;在顺行吸积中黑洞的温度单调减小,而在逆行吸积中黑洞的温度存在一个极大值;在吸积的全过程中,黑洞的熵始终是增加的,而且逆行吸积中黑洞熵的变化率要比顺行吸积中的黑洞熵的变化率大得多,此外还讨论了在吸积过程中,黑洞质量的相对变化与黑洞自转的相关性。     

黑洞吸积盘的演化及温度分布的热不稳定性

本文在Ｔｈｏｒｎｅ工作基础上讨论了吸积盘中黑洞的有关参量的演化，以及由Ｓｃｈｗａ－ｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞吸积盘向Ｋｅｒｒ黑洞吸积盘演化过程中对吸积盘辐射通量的影响，最后针对几个典型的辐射过程，分别讨论了黑洞吸积盘在牛顿框架中的温度分布方程与广义相对论的温度分布方程的热不稳定性，并给出此类问题的热不稳定性的判据。     

夺取X射线极亮天体研究的“圣杯”-访国家天文台刘继峰研究员

最近,中国科学院国家天文台的刘继峰研究员和他领导的国际研究小组发现了处于2200万光年之外的一个特殊的黑洞双星。此项工作是对X射线极亮源的第一个成功的动力学质量测量,极在地改变了人们对恒星级黑洞吸积盘X射线国徽的认知。     

塌缩星的熵和黑洞的熵

本文提出了黑洞形成的三种具体模式,即:(Ⅰ)塌缩物质团中心先形成黑洞核,外部物质逐渐落入使黑洞核不断长大,最后整个星体形成一个黑洞;(Ⅱ)塌缩物质团各层同时满足Schwarzschild条件;(Ⅲ)塌缩物质团最外层先满足Schwarzschild条件.计算了三种模式中塌缩物质所携带的熵S_m,与所形成黑洞的黑洞熵S_(BH),发现S_(BH)比S_m大10~(19)倍,并得到了能形成黑洞的质量下限为Planck质量M_p=10~(-5)g.对S_(BH)的本质进行了讨论,认为S_(BH)中除普通的热力学熵以外,还可能包含有其它的东西.     

黑洞吸积盘的演化与黑洞自转：Ⅰ.薄盘的演化

在同时考虑薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ过程的条件下讨论了黑洞吸积盘的的演化,并指出黑洞的无量纲角动量ａ是标志黑洞吸积盘演化特征的重要参量．得到描述黑洞自转的３个特征值：（１）ａＩ≈０．９８３标志在薄盘吸积与ＢｌａｎｄｆｏｒｄＺｎａｊｅｋ能量提取机制的作用下,中心黑洞的无量纲角动量ａ演化的上限;（２）ａＩＩ≈０．９４０对应于黑洞薄盘内边缘半径ｒｍｓ演化的极小值;（３）ａＩＩＩ≈０．８２４对应于活动星系核射电噪度（ｒａｄｉｏｌｏｕｄｎｅｓ）的极大值     

AGN吸积盘辐射区半径的多方法研究

通过收集数据,用标准α盘模型法、短时标光变法、连续波混响滞后法、微引力透镜法分析了活动星系核吸积盘辐射区半径,并对4种方法进行分析讨论。结果表明:(1)将耀变体和类星体参数比较,发现两个子类的中心黑洞质量、光度和吸积盘辐射区半径都没有明显差别。选择高光度源进行研究,出现了两个子类以上参数无明显区别的情况;(2)短时标光变法得到的吸积盘辐射区半径比和黑洞质量没有明显的相关性;(3)连续波混响滞后法得到的吸积盘辐射区半径比对黑洞质量的依赖性高于标准α盘模型法,对于无法确定中心黑洞质量的源,可以利用连续波混响滞后法得到吸积盘辐射区半径;(4)微引力透镜法得到的吸积盘辐射区半径比和黑洞质量没有明显的相关性,且该方法只适用于存在微引力透镜效应的类星体;(5)这些方法从观测上证明了吸积盘辐射区半径与黑洞质量存在相关性,验证了标准模型成立。为进一步在观测上寻找这4种方法所需要的源提供了理论指导,对活动星系核的吸积盘辐射区半径研究有重要意义。     

大质量黑洞吸积盘的径向自引力

本文研究了大质量黑洞吸积盘的自引力,用薄盘位形上积分的方法计算了吸积盘自引力的径向与垂向分量,着重讨论了径向自引力。主要结果为:对于大质量黑洞(M～10~8—10~(10)M_⊙)吸积盘,在(R/R_g)～10~5—10~4的距离上,径向自引力会超过中心天体引力。在这个距离上,吸积盘的动力学结构完全不同于开普勒盘。提出了径向自引力不稳定扰动作为一种能源机制。本文还得到吸积盘自引力与中心天体引力量级比较的两个判据,并由此得到大质量黑洞吸积盘外半径的近似解析估计。本文结果可用于类星体和星系核吸积盘。     

在最亮的星系中发现黑洞

通常认为,特大质量黑洞限于有核球的星系。然而,这一假设受到新观测的质疑。观测证明NGC4395中存在着一个特大质量黑洞,而这个星系没有中心核球,是一个“纯盘状”星系。用莫纳克亚山上的10米望远镜凯克1和日本一美国的ASCA卫星,加州大学的Alex和华盛顿卡耐基研究所的Luis Ho通过测量星系中心恒星的平均轨道速度得出黑洞质量。     

BL Lac天体中不同类型的黑洞吸流(英文)

给出的 2 3个BLLac天体的Hβ发射线光度分布呈现双峰结构 ,研究表明 :对于Hβ发射线光度大于 1 0 4 1ergs- 1的BLLac天体 ,其中央黑洞吸积盘很可能是标准盘。而对于Hβ发射线光度小于 1 0 4 1ergs- 1的BLLac天体 ,其中央黑洞吸积流已从标准盘转变为ADAF .本文提出了一种估计BLLac天体中央黑洞质量的新方法。     

星系中心超大质量黑洞的自转

自转作为描述黑洞天体物理性质的两个基本参数之一,其研究正方兴未艾.本文以星系中心超大质量黑洞(SMBH)的自转为研究主题,阐述自转的确定、宇宙学演化及其对黑洞吸积历史的限制.SMBH附近的加速机制使粒子产生甚高能量的辐射,对这些辐射的观测可以给出中心黑洞的信息.基于此,我们提出了利用TeV光变限制黑洞自转参数的方法.基本原理是:TeV光变给出了辐射区域最大尺度的限制,吸积盘辐射场通过对TeV光子的吸收光深给出了辐射区域最小尺度的限制.由于吸积盘辐射场与黑洞自转直接相关,从而结合TeV光变可以限制黑洞自转.对于给定的光度,快     

黑洞吸积盘内区温度的分布特征和演化特征

对黑洞吸积盘内区温度的径向分布特征和演化特征作了详细的讨论。结果表明：（１）盘内区的温度并非随径向坐标ｒ单调减少,在接近盘的内边缘处有一个盘温的峰值环。在盘温的峰值环和盘的内边缘之间形成一个温度梯度很大的冷却区;（２）在盘吸积的过程中,盘内区温度峰值和冷却区的平均温度梯度均随中心黑洞的无量纲角动量α＊的增加而单调增加,而盘峰值环半径和冷却区的径向宽度均随α＊的增加而单调减小;（３）盘的热辐射光度随     

磁化黑洞吸积盘的演化及放能效率

采用等效电路模型讨论了两种不同类型的磁场对黑洞的旋转能量和角动量的提取机制；Blandford-Znajek(BZ)过程和磁耦合过程，在研究磁化吸积盘中心黑洞自转参量演化特征的基础上，详细比较了纯吸积过程，BZ过程和磁耦合过程对黑洞吸积盘放能效率的贡献，结果表明，磁耦合过程是提取黑洞旋转能量重要的新机制，其放能效率与BZ过程几乎相等，在黑洞自转不是特别大的情况，纯吸积过程的放能效率高于BZ过程和磁耦合过程的放能效率，但是当黑洞自转接近极端Kerr黑洞的自转状态时，放能效率主要由BZ过程和磁耦合过程贡献。     

黑洞暂现源中的准周期振荡现象

黑洞暂现源是中心天体为恒星级黑洞的X射线双星,其X射线辐射是暂态的。目前已经得到认证的黑洞暂现源总共有17个,黑洞候选体有32个。黑洞暂现源中普遍存在准周期振荡(QPO)现象,按照频率的不同可以将黑洞暂现源中的QPO分为低频QPO和高频QPO两类。相对论性进动模型是现阶段解释低频QPO现象最成功的理论模型,除此之外径向振荡模型和盘振荡模型也可以解释某些低频QPO现象;而高频QPO现象可以用相对论性共振模型以及盘振荡模型解释。研究黑洞暂现源QPO现象有利于更好地了解吸积的本质以及内吸积流的性质,同时为研究黑洞周围强引力场效应提供了窗口。此外,存在一些与QPO现象有关的经验关系,对这些经验关系的研究可以对现有的理论模型提出限制条件。     

径移主导吸积盘的含时数值模拟

黑洞吸积被认为是活动星系核的能量来源,而研究黑洞吸积最主要的难题是要解释吸积气体的角动量是如何转移出去的.黑洞吸积盘理论提出通过粘滞力矩转移角动量.径移主导吸积盘模型(advection-dominated accretion flow,简称ADAF)是几何厚、光学薄的低吸积率吸积盘模型,它在解释低光度活动星系核的一些观测现象时获得了很大的成功.近年来,随着计算机技术的迅猛发展,数值模拟在天体物理研究中获得了广泛的应用,也取得了突破性的进展.主要工作是用数值模拟方法研究ADAF整体解作为初始条件模拟黑洞的吸积过程.     

慧眼-HXMT观测到的黑洞双星系统中的W-K 关系

通过几十年的观测研究, 黑洞X射线双星(X-Ray Binary, XRB)部分特征被揭示. 然而, 吸积盘结构尚不确定. 黑洞XRB功率密度谱的截断频率与准周期振荡(Quasi Periodic Oscillation, QPO)的相关性质(W-K关系)可以限制吸积盘结构. 利用慧眼-HXMT (Hard X-ray Modulation Telescope)观测到的5个黑洞XRB的数据, 对黑洞XRB的W-K关系进行了研究, 结果表明在慧眼-HXMT观测的3个探测器能段中W-K关系成立. 此外在MAXI J1535-571之中存在截断频率和吸积盘内半径的相关关系, 这和截断的吸积盘结构一致. 如果观测到的功率密度谱来自质量吸积率的扰动传播, 可以推测吸积盘内半径接近最内圆形稳定轨道, 此黑洞可能是高自旋系统.     

黑洞吸积盘内边缘半径的演化与Blandford-Znajek过程

分别在薄盘和厚盘两种情况下,详细讨论了Ｂｌａｎｄｆｏｒｄ－Ｚｎａｊｅｋ过程对黑洞吸积盘内边缘半径演化的影响．结果表明,中心黑洞的无量纲角动量演化到某一临界值时;黑洞吸积盘的内边缘半径的变化率将由负交正．尽管盘的内边缘半径的极小值出现在Ｋｅｒｒ黑洞的能层的外边界上,但内边缘半径仍不可避免地会演化到Ｋｅｒｒ黑洞的能层中去．     

黑洞旋转能量的电磁提取及其在天体物理中的应用

该文着重介绍了两种大尺度磁场提取黑洞旋转能量的机制,即BZ机制和MC机制,以及BZMC共存模型在天体物理中的应用。BZ机制对应于连接黑洞与遥远天体物理负载的"开放"磁力线,而MC机制对应于连接黑洞与吸积盘的"闭合"磁力线。在BZ过程中大尺度磁场把黑洞的旋转能量以Poynting能流的形式输送到天体物理负载,成为驱动黑洞系统的喷流和伽马射线暴的中心发动机。在MC过程中能量和角动量通过大尺度磁场在黑洞与吸积盘之间转移。BZMC共存模型在高能天体物理中的应用包括以下几个方面:1)对活动星系核与黑洞双星的陡发射指数的拟合;2)对黑洞X射线双星的高频QPO与喷流的相关性的解释;3)对伽马射线暴的能量、时标的拟合以及对伽马射线暴与超新星成协的解释。最后对另外两种大尺度磁场提能机制,即BP机制和PC机制也作了简略介绍。